صفحه نخست > اسلایدشو / مقالات > فلزات سنگین، منابع و اثرات آن بر انسان

فلزات سنگین، منابع و اثرات آن بر انسان


20 دی 1397, 11:45. نويسنده: modir
نام و نام خانوادگي محمدرضا محمدشفیعي* 1، امیرحسین محمدشفیعي 2
-1 فوق دکترای شیمی آلی محیط زیست و عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد
-2 دانش آموز دبیرستان بلربیس شهر برایتون کشور انگلستان


چكیده

با صنعتی شدن جامعه، آلاینده های مختلفی به محیط وارد میگردد. یکی از این آلاینده ها که به یک مشکل جهانی تبدیل شده است، فلزات سنگین می باشند. فلزات سنگین از آلاینده های پایدار و بادوام محیط زیست به شمار می آیند، چون نمیتوانند مانند آلوده کننده های آلی از طریق شیمیایی یا فرایندهای زیستی در طبیعت تجزیه شوند. این فلزات در مقادیر کم به طور طبیعی برای بدن و محیط، لازم و ضروری می باشند ولی در غلظت های بالاتر که توسط فعالیتهای انسانی به محیط وارد میگردد خطرات زیست محیطی فراوانی را به بار می آورند. منابع ناشی از فعالیت های بشر که به طور عمده باعث ورود فلزات سنگین به محیط میگردند عبارتند از: معدن کاری فلزات ، صنایع کشاورزی، صنایع متالوژیکی، صنایع الکترونیک،باتری سازی و پساب های صنعتی. عوارض و اختلالاتی که به وجود می آورند در تمامی ارگانها دیده می شوند و فاکتورهای مختلفی از جمله نوع فلز در آنها دخالت دارند. از مهمترین اختلالات و عوارض آنها میتوان به سرطان زائی، اثر بر سیستم اعصاب مرکزی و محیطی، اثر بر روی پوست، اثر برروی سیستم خون ساز، اثر بر سیستم قلبی و عروقی، آسیب به کلیه ها و تجمع در بافتها اشاره کرد. تاکنون تحقیقات و مطالعات زیادی بر روی فلزات سنگین و نتایج و آثار آن بر محیط زیست و انسان صورت گرفته است. و به دنبال ارائه راهکارهایی برای کاهش یا حذف این فلزات می باشند تا خطرات ناشی از آنها را به حداقل برساند. یکی از روشهای مورد استفاده گیاه پالایی میباشد که با استفاده از گیاهان میتوان فلزات را جذب، تثبیت و تجزیه کرد. در این مقاله به بررسی فلزات سنگین، منابع آن و آثار آن بر انسان پرداخته شده است.
واژه هاي كلیدي: فلزات سنگین، آلاینده پایدار

مقدمه
همگام با رشد صنعتی و اقتصادی و تولید انواع مختلف ترکیبات و مواد شیمیایی و غیره که بشر برای رفاه و آسایش خود با
استفاده از منابع طبیعی بدست آورده در این راستا به طور ناخواسته ای مواد را به طبیعت وارد میکند که هم برای محیط اطراف و
هم برای خود مشکلات و خطرات جدی به همراه دارد. از جمله این مواد که ممکن است وارد محیط شود انواع فلزات سمی را می توان نام برد، انسان به طور دائم و موقت در معرض 53 فلز سمی قرار دارد از این تعداد 35 فلز جزء عناصر سنگین هستند. این فلزات در مقادیر کم به طور طبیعی در محیط و رژیم غذایی وجود دارند. برای سلامتی بدن لازم می باشند. اما در اثر آلودگی های ناشی از فعالیت های انسانی غلظت آنها در محیط زیاد شده و در نتیجه پس از وارد شدن به زنجیره غذایی انسان اثرات سمی حاد ومزمنی برای بدن ایجاد میکنند(کمرئی و همکاران1388 ). واژه فلزات سنگین در حوزه های علمی مختلف دارای تعاریف مشخصی است. اما در اغلب کاربردهای رایج، این واژه به فلزاتی اشاره دارد که وزن مخصوص آنها بیش از5/4گرم بر سانتی متر مکعب باشد و به مفاهیمی چون سمیت و حضور پایدار در محیط زیست نیز استناد دارد. این فلزات از طریق آب، خاک و هوا به واسطه منابع مختلف طبیعی و مصنوعی به چرخه طبیعت وارد شده و اثرات کوتاه مدت و بلند مدت خطرناکی در آنها ایجاد می کنند.
بنابراین، به عنوان یک مخاطره جدی در ادامه حیات موجودات زنده تلقی میشوند. فلزات سنگین از آلاینده های پایدار و بادوام
محیط زیست به شمار می آیند، چون نمی توانند مانند آلوده کننده های آلی از طریق شیمیایی یا فرایندهای زیستی در طبیعت
تجزیه شوند. یکی از نتایج مهم پایداری این فلزات، تجمع زیستی فلزات در زنجیره غذایی می باشد. در نتیجه این فرایند میزان
فلزات در اعضای بالاتر در زنجیره غذایی می تواند تا چندین برابر آنهایی که در آب یا هوا یافت میشوند، برسد و در نتیجه تهدیدی
بر سلامتی گیاهان و جانورانی که از این مواد غذایی استفاده میکنند، محسوب میشود. این فلزات با ایجاد مکانیسم های متعدد
سبب به هم خوردن تعادل در موجودات زنده بویژه انسان می شوند و طیف گسترده ای از عوارض و اختلالات را بوجود می آورند. این
عوارض و اختلالات در تمامی ارگانها دیده می شوند و فاکتورهای مختلفی از جمله نوع فلز در آنها دخالت دارند. از مهمترین
اختلالات و عوارض آنها میتوان به سرطان زائی، اثر بر سیستم اعصاب مرکزی و محیطی، اثر بر روی پوست، اثر بر روی سیستم
خون ساز، اثر بر سیستم قلبی و عروقی، آسیب به کلیه ها و تجمع در بافت ها اشاره کرد. در بین فلرات تاکنون سرب، جیوه و
کادمیم حوادث ناگواری را بوجود آورده اند. یکی از تلاش های انسان همواره این بوده است که مقدار آنها را در محیط به قدری
کاهش دهد که دیگر زیان آور نباشد و ریسک ناشی از آنها به حداقل برسد. باتوجه به گسترش روزافزون این آلاینده ها در محیط
زیست و تاثیر نامطلوب آنها بر محیط اطراف، سازمان محیط زیست بین الملل از کشورها درخواست نموده تا در اجرای برنامه فلزات
سنگین مهم، در سطح ملی و منطقه ای مشارکت و همکاری نمایند تا از طریق همکاری های منطقه ای و بین المللی نقش بیشتری
در جلوگیری و کنترل آلودگی های ناشی از این فلزات ایفا نمایند.(توکلی محمدی و همکاران1390) مهمترین این عناصر به طور
کلی، سرب، کادمیوم، کروم، مس، جیوه، نیکل، روی، وانادیوم و فلزات دیگری که در ارتباط با آلودگی سمی قرار می گیرند، هستند.
باید اضافه کرد که عناصری مانند ارسنیک و سلنیوم نیز به دلیل خواص ویژه سمی، بسیار مورد نظر هستند. بیشتر این فلزات به(استثنای MO ) در PH پایین بسیار محلول بوده و قابلیت راهیابی به اجزای حیاتی موجودات زنده را دارند (اشرفی و همکاران1387: 95-96 ). تاکنون تحقیقات و مطالعات زیادی بر روی فلزات سنگین و نتایج و آثار آن بر محیط زیست و انسان صورت گرفته است. و به دنبال ارائه راهکارهایی برای کاهش یا حذف این فلزات می باشند. در سال 1390 خدابخشی و همکاران با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی حذف کروم شش طرفیتی را از پساب های شبیه سازی شده صنایع آبکاری مورد بررسی قرار دادند و نشان دادند در آینده می توان در صنایع آب و فاضلاب از این روش برای حذف فلزات سنگین استفاده نمود. در مطالعه ای دیگر، در سال1393 چراغی و همکاران غلظت فلز ارسنیک و روی را در برنج ناحیه فارس( فیروزآباد) مورد بررسی قرار دادند و گزارش آنان حاکی از این بود که 100 درصد نمونه های برنج آلوده به فلز آرسنیک بود و تنها 64/2 درصد نمونه ها آلوده به فلز روی می باشند. در سال 1393 رجبی و سوری مقدار فلزات سنگینی که در ذرات گردو غبار وجود دارد را درسه شهر سنندج، خرم آباد واندیمشک غرب مورد بررسی قرار دادند و به نتیجه رسیدند که شهر سنندج بیشترین مقدار فلزات سنگین را دارد. در سال 1389میران زاده و همکاران میزان غلظت فلزات سنگین را در شبکه توزیع شهر کاشان بررسی نمودند و به این نتیجه رسیدند که غلظت فلزات سنگین در شبکه توزیع کاشان بالاتر از استانداردهای ملی و بین المللی نبوده و برای آشامیدن خطری ندارد. در این پژوهش به فلزات سنگین، منابع آن و آثار آن بر روی محیط زیست انسانی پرداخته شده است.
منابع انتشار فلزات سنگین
الف) منابع طبیعي
ب) منابع ناشي از فعالیتهاي صنعتي و كشاورزي
در طبیعت فلزات سنگین در دسته عناصر کمیاب قرار میگیرند و روی هم رفته کمتر از یک درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهند. مقادیر فلزات سنگین اندازه گیری شده در اتمسفر در سه موقعیت مکانی مختلف و طیف های گزارش شده درآب شیرین و آب دریا نشان میدهد که غلظت این فلزات در منطقه ای مانند قطب جنوب که در فاصله نسبتا زیادی از تاثیرهای انسانی بر محیط زیست قرار گرفته، به طور محسوسی کمتر از مناطق صنعتی است. منابع ناشی از فعالیتهای بشر به طور عمده عبارتند از: معدن کاری فلزات، صنایع کشاورزی، صنایع متالوژیکی، صنایع الکترونیک، باتری سازی و پساب های صنعتی (اشرفی و همکاران، 1387: 95-96)

فلزات سنگین در خاک
آلودگی خاک یکی از عوارض مهم در به هم خوردن تعادل و توازن طبیعت است. مهمترین آلاینده های خاک شامل فلزات
سنگین، بارش های اسیدی و مواد آلی هستند که از میان آنها، فلزات سنگین به دلیل خصوصیات غیرقابل تجزیه بودن، سمی
بودن، اثرات تجمعی و سرطان زایی مورد توجه هستند. غلظت این فلزات سنگین در خاک ها، ناشی از منابع مختلفی نظیر
هوازدگی طبیعی بالا در سنگهای زمینه و محتویات فلزی و یا ناشی از آلودگیهای با منبع انسانی است. به عبارت دیگر، این
فلزات به طور طبیعی در خاک وجود دارند، اما در اثر فعالیتهای انسانی هم ممکن است به خاک افزوده شوند. از جمله ی این
فعالیتهای انسانی می توان استفاده ی نادرست از کودهای شیمیایی در خاک های کشاورزی را نام برد. امروزه نگرانی های زیست
محیطی و ملاحظات اقتصادی در کشورهای پیشرفته باعث شده تا در رابطه با مصرف کودهای شیمیایی و موادی که به عنوان
اصلاح کننده به خاک افزوده می گردند، دقت شود. اما در کشاورزی سنتی چنین ملاحظاتی وجود ندارد. در ایران، به دلیل ارزان
بودن کودهای شیمیایی، مصرف آنها بهینه و اصولی صورت نمی گیرد؛ این موضوع باعث میشود که محیط زیست در معرض
خطر جدی آلودگی به آلاینده های ناشی از کودهای شیمیایی و به طور خاص، آلودگی فلزات سنگین قرار گیرد(رحیم پور و
عباسپور1393) در جایی که باروری ذاتی خاک کم است اغلب کشاورزان تمایل به افزایش مصرف کود در چندین نوبت دارند.
فلزات سنگین نگران کننده در کود شامل آرسنیک، کادمیوم، سرب و به میزان کمتر نیکل و روی بوده که استفاده مداوم از کود
دارای آرسنیک و خاک آلوده به آن از طریق جذب گیاه به زنجیره غذایی منتقل می گردد. مردم خصوصا کسانی که برنج غذای
اصلی انرژی روزانه آنها را تامین می کند در معرض میزان قابل توجهی فلزات سنگین از راه برنج هستند(چراغی و همکاران،1392) آلودگی فلزات سنگین در خاک های کشاورزی ممکن است منجر به بی نظمی در ساختار خاک ، دخالت در رشد گیاه و نهایتا آسیب به سلامت انسان از طریق ورود به زنجیره غذایی گردد. در نتیجه آگاهی از نحوه ی توزیع مکانی این عناصر در خاک های کشاورزی و متعاقبا توصیه های کودی براساس مقادیر موجود آنها در زمین های کشاورزی، کاری اصولی در پیشگیری از آلودگی زمین های کشاورزی از طریق تجمع این عناصر و همچنین اصلاح وضعیت موجود می باشد. در حقیقت لازمه ی یک سیستم کشاورزی دقیق و پایدار، ایجاد یک پایگاه داده از وضعیت خاک های منطقه از لحاظ غلظت عناصر سنگین و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک ها است تا بتوان به کمک آنها با هدف مدیریت زراعی بهتر، تولید محصولات کشاورزی سالم وپربارتری را داشت(رحیم پور و عباسپور1393 ) روند انباشت عناصر سنگین در خا بسیار کند بوده و اثرات آن پس از دهها سال قابل تشخیص است. به دلیل فرایند انباشت عناصر تقریبا یک فرایند برگشت ناپذیر است که در درازمدت موجب کاهش کیفیت خاک و در نهایت تخریب اراضی کشاورزی میگردد. بنابراین برای نیل به توسعه پایدار خصوصا در بخش کشاورزی جمع آوری اطلاعات پایه زیست محیطی برای منابع حیاتی از جمله خاک ضروری است. در این راستا، بررسی وضعیت آلودگی خاک به فلزات سنگین در مناطقی که بواسطه ساختار زمین شناسی ویژه، فعالیتهای صنعتی و یا کشاورزی احتمال انباشت فلزات سنگین در خاک وجود دارد، ضروری است.(خداکرمی و همکاران1390)

فلزات سنگین در محیطهاي آبي
آلودگی محیط با فلزات سنگین به ویژه در محیط های ساحلی اهمیت بیشتری دارد؛ چرا که این محیطها فلزات سنگین حمل شده به وسیله رودخانه ها را دریافت میکند. این فلزات سنگین هم حاصل فرسایش سنگهای حوضه آبریز و هم حاصل فعالیتهای انسانی است. فلزات سنگین در محیطهای تالابی و دریایی بسیار پایدارند. این عناصر موجود در آب و رسوب ممکن است به سهولت و به مقدار زیاد در دسترس جانوران به ویژه کفزیان قرار بگیرند. افزایش غلظت مواد مضر در آب و رسوب در محیط های تالابی، افزایش حجم این مواد را در بافت بدن موجودات آبی در پی دارد. این روند در صورت تداوم سبب بروز تغییرات زیستی در آبزیان و ماهی ها میشود و از طریق زنجیره غذایی به تشدید عوامل بیماری زا در انسان منجر میشود.
باتوجه به اهمیت فلزات سنگین در محیط های آبی، تعیین میزان غلظت این فلزات در محیط هایی همچون تالابها ضروری است. از این رو مطالعه های زیادی در مورد تعیین غلظت فلزات سنگین در محیطهای آبی در مناطق مختلفی از جهان شده است. با توجه به خطرات فلزات سنگین، اندازه گیری این فلزات در آب و رسوب باید به طور دائم انجام گیرد تا غلظت آنها از حد مجاز زیادتر نشود و موجب بیماری نگردد. افزایش جمعیت انسانی و همچنین افزایش فعالیت های کشاورزی و صنعتی منجر به افزایش آلاینده های مختلف شده است(رجائی و همکاران1391). در جوامع صنعتی کنونی، راهی برای دوری از فلزات سنگین وجود ندارد؛ به طور مثال، در آمریکا هر سه ساله هزاران تن پساب کارخانجات حاوی فلزات سنگین، باعث انتشار آرسنیک،روی، کادمیوم، نیکل و غیره در خاک شده و سپس وارد زنجیره غذایی انسان میگردند. اگرچه برخی فلزات سنگین مانند Zn ،نقش بسیار مهمی در عملکرد فیزیولوژیکی بافتهای زنده و تنظیم بسیاری از فرایندهای بیوشیمیایی دارند، اما این فلز سنگین و سایر فلزات، در صورتی که در غلظتهای زیاد، از طریق فاضلاب صنایع یا معادن وارد خاک و در نتیجه زنجیره غذایی انسان شوند. اکثر کارخانجات تولید کننده فاضلاب صنعتی حاوی فلزات سنگین، فاقد سیستمهای تصفیه هستند و روزانه مقادیرفراوانی فاضلاب صنعتی را وارد محیط زیست و یا شبکه فاضلاب شهری میکنند که باعث آلودگی منابع آبی میشود(حسینی وهمکاران1392). امروزه آلودگی آبها به فلزات سنگین به یک مشکل جهانی تبدیل شده است. نشت فلرات سنگین از طریق خوردگی لوله، درصد مهمی از آلودگی آبهای آشامیدنی را تشکیل میدهد. بخش بزرگی از فلزات موجود در آبهای آشامیدنی شهرها مربوط به موادی است که در لوله کشی منازل به کار میرود. آبهای خورنده به علت مجاورت و تماس به لوله ها،اتصالات، شیرآلات شبکه توزیع شهری و لوله کشی خانگی سبب انتقال فلزات به آب آشامیدنی میشوند. این فلزات شامل سرب، کادمیوم، روی، آهن و منگنز میباشند ( میران زاده و همکاران1390: 56-57)

اثرات فلزات سنگین بر انسان
فلزاتی که بیشترین سمیت را دارند عبارتند از: آرسنیک، باریم، کادمیوم، سرب، جیوه و کرم. وارد شدن بیش از اندازه این فلزات به بدن باعث ایجاد عوارض و صدماتی چون: اختلالات عصبی، گوارشی، استخوانی، اختلال در عمل آنزیم ها، کلیه ها، بیضه،مراکز خون ساز و عقب ماندگی ذهنی، سرطان و غیره خواهد شد. سرب که بیشتر از طریق فاضلاب کارخانجات باطری سازی،مهمات سازی و غیره وارد آب میگردد، بعد از ورود به بدن جایگزین کلسیم استخوان میشود و در تولید آنزیم هم که درساخت هموگلوبین خون نقش دارد اختلال ایجاد میکند. همچنین باعث اختلال در تولید آنزیم های کلیوی شده و مشکلات استخوانی و خونی و کلیوی را به دنبال خواهد داشت. سرب اثرات منفی زیادی روی نوزادان داشته و علاوه بر خطرات فوق باعث عقب ماندگی ذهنی آنان میشود. کادمیوم که از طریق مخازن و لوله های گالوانیزه، زائدات صنعتی الکترونیکی، حشره کشها، پلاستیک ها و رنگها، باطریهای نیکل کادمیوم و غیره وارد آب میگردد، بعد از ورود به بدن جایگزین روی شده و باعث اختلال در کار بعضی از آنتیمها از جمله آدنوزین تری فسفاتاز میگردد. عوارض سوء ناشی از کادمیوم شامل افزایش فشار خون،تخریب کلیه ها، تخریب بافتهای بیضه و تخریب گلبولهای قرمز، برونشیت و آمفیزم مزمن و غیره میباشد. به بیماری ناشی ازکادمیوم در ژاپن ایتای ایتای میگویند. آرسنیک از طریق فاضلاب صنایع مختلف از جمله صنایع دباغی و سرامیک سازی و معادن فسفاته و سموم ضدآفات نباتی، دترجنتها و کودهای شیمیایی وارد آب میگردد. در غیر اینصورت از طریق آب و ازراه پوست و ششها قادر به ورود به بدن است و باعث جلوگیری از عمل آنزیم آدنوزین تری فسفات میگردد. از مهمترین آثارسوء آرسنیک میتوان بی اشتهایی، کم شدن وزن، اسهال، تهوع، ناراحتیهای عصبی، ایجاد زخم بر روی دستها و پاها و احتمالا سررانهای پوست، خون، کلیه، شش، کبد اشاره نمود. جیوه از طریق استخراج معادن جیوه، کارخانجات کاغذسازی، پلاستیک سازی، دفع آفات نباتی و غیره وارد آب میگردد. ترکیبات آلی جیوه بسیار سمی تر از ترکیبات معدنی آن هستند. ورود ترکیبات آلی جیوه از راه جفت به بدن جنین باعث بروز ناهنجاریهای شدید در نوزاد میگردد. از علائم اختلالات با ترکیبات جیوه میتوان به افسردگی، عصبانیت، دیوانگی، کوری، شکستن کروموزومها و در نتیجه متوقف شدن تقسیم سلولی، بیماری نفریت،دردهای شکم، تهوع، اسهال خونی، شوک تورم غدد بزاقی و شل شدن دندانها اشاره نمود. باریم به طور طبیعی و یا از طریق فاضلابهای صنعتی وارد آب میگردد. مقادیر بالای آن ممکن است باعث صدمه زدن به قلب و سیستم عصبی شود. کروم بیشتر از رریش فاضلاب صنایع پیشرفته مانند هواپیماسازی، سموم ضدآفتاب، بعضی رنگها و فاضلاب صنایع آبکاری و غیره واردمنابع آب میگردد. کمبود کروم در بدن باعث تصلب شرایین میشود. گرد و غبار حاوی کروم شش ظرفیتی باعث صدمه به کلیه ها و ششها میگردد. بر پایه استانداردهای شیمیایی آب آشامیدنی سازمان بهداشت جهانی WHO و EPA مقادیر استاندارد فلزات آرسنیک، باریم، جیوه، کروم، سرب و کادمیوم به ترتیب برابر 01/. ،7/. ،001/. ،1/. ،01/. ،005/. برحسب میلی گرم در لیتر میباشد. همگام با توسعه صنعتی در مناطق مختلف خصوصا حاشیه شهرها و مصرف مواد شیمیایی مختلف در بخشهای مختلف زندگی انسان و در نتیجه افزایش دور ریز این مواد به صورت جامد و مایع به محیط اطراف، باعث افزایش غلظت این فلزات در منابع آب خصوصا منابع سطحی میگردد. این موضوع ایجاب میکند که هر چند وقت منابع آب آشامیدنی شهرها خصوصا منابعی که در معرض آلودگی قرار دارند مورد بررسی قرار گیرند(کمرئی و همکاران1388 ). سرب نیز یک نوروتوکسین است و مسئول بسیاری از مسمومیتهای فلزی در انسان است. این فلز در شکل غیر زیستی جذب دستگاه گوارش میشود. مهمترین اثر این فلز، اثر بر روی جنین میباشد. همچنین مسمومیت سرب میتواند باعث جلوگیری از سنتز هموگلوبین، عدم کارکرد صحیح کلیه، سیستم تناسلی و سیستم گردش خون و آسیب حاد و مزمن به سیستم اعصاب مرکزی و محیطی شود. اثرات دیگر این فلز شامل صدمه به سیستم گوارشی و دستگاه ادراری در نتیجه خون ادراری، اختلالات عصبی وآسیب شدید مغزی است. اگر در بدن روی و کلسیم به مقدار کافی وجود نداشته باشد، جذب سرب تشدید میشود. مس به ندرت در آبهای طبیعی یافت میشود. بنابراین حضور آن در غلظت بالا شاخصی برای آلودگی آب از طریق شیرابه زباله یا فاضلاب های صنعتی است. مس در مقادیر زیاد در آب آشامیدنی میتواند یک سم عصبی باشد و بیماریهایی مثل آلزایمر ایجاد کند. روی در بدن با مس در تعادل است و برای فعالیتهای جنسی مردانه ضروری است. کمبود روی باعث آنمی و تاخیر در رشد و نمو میشود و مقادیر اضافی آن میتواند مسمومیتی شبیه به سرب ایجاد کند (میران زاده و همکاران1390: 57-56)


حذف فلزات سنگین از فاضلابهاي صنعتي
در حال حاضر متدهای زیادی برای حذف و احیای فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی بکار گرفته می شود، که از جمله این روش ها میتوان به ته نشینی شیمیایی، رزینهای تعویض یونی، جداسازی غشایی و بسیاری از روشهای دیگر اشاره کرد.
این روشهای تصفیه از کارآیی بالایی در حذف برخوردار نبوده و همچنین هزینه های تصفیه در این روشها بسیار بالاست.جهت استفاده از روشهای جایگزین و نوین برای تصفیه فاضلابها تحقیقات زیادی انجام گرفته است. یکی از روشهای نوین که تحقیقات بر آن تاکید میکند استفاده از نانو ذرات مگنتیت در تصفیه فاضلابهاست. اکسیدهای آهن در اشکال مختلف برای تصفیه فلزات سنگین و رادیواکتیو از آب و فاضلاب به کار میروند. استفاده از نانو ذرات مغناطیسی مگنتیت به علت مزایای زیر برای حذف فلزات سنگین مورد مطالعه قرار گرفته است، 1- امکان تولید به روش سل- ژل به مقدار زیاد، 2- قابلیت جذب سطحی بالا به علت داشتن سطح موثر بالا و سایتهای جذب بر روی خود، 3- انجام سریع واکنش جذب و جداسازی آسان توسط میدان مغناریسی خارجی( رحیم پور و عباسپور1393)


حذف فلزات سنگین از خاک
یکی از روشهای امیدبخش جهت مهار فلزات سنگین در خاک و عدم ورود آنها به زنجیره غذایی، کاربرد ترکیبات شیمیایی تثبیت کننده این گونه فلزات سمی در خاک است. تثبیت شیمیایی یک تکنیک مناسب برای کاهش انحلال آلاینده ها در خاک می باشد. از ویژگیهای مهم ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در تثبیت آلاینده های خاک غیرفعال نمودن سریع اثرات سمی فلزات سنگین، برخورداری از تاثیرات دراز مدت، ارزانی و آسانی کاربرد است. مکانیسمهای موثر در این تکنولوژی با توجه به نوع ماده افزودنی و میزان و ماهیت آلودگی متفاوت می باشد. مهمترین مکانیسمهای مورد استفاده شامل رسوب، تشکیل کمپلکس، جذب و تغییر در پتانسیل اکسیداسیون یک آلاینده است. در سالهای اخیر، به منظور تثبیت و مهار فلزات سنگین در خاک و جلوگیری از ورود این گونه ترکیبات سمی به داخل منابع آب از مواد شیمیایی تثبیت کننده استفاده میگردد. از ترکیبات عمده مورد کاربرد در این زمینه میتوان به ترکیبات فسفاته، لجن فاضلاب های شهری، کود کمپوست حاصل از پسماندهای جامد شهری و کشاورزی، خاکستر گدازه های آتشفشانی و نیز سرباره های حاصل از صنایع ذوب فلزات اشاره نمود.
از سوی دیگر با استفاده از ترکیبات شیمیایی و افزایش قابلیت انحلال ترکیبات آلاینده فلزی همراه با کاربرد گیاهان و میکرو ارگانیسم های موجود در خاک به حذف فلزات سنگین از خاک و محیط زیست اقدام نمود. قبل از هر گونه اقدامی در زمینه پاکسازی و پالایش خاک های آلوده به فلزات سنگین، تعیین و ارزیابی قابلیت انحلال آنها در خاک بسیار ضروری است.
بنابراین تعیین و ارزیابی قابلیت انحلال فلزات سنگین در خاک و میزان دسترسی و جذب آنها توسط گیاهان و سایر موجودات زنده از موضوعات بسیار مهم است. عوامل متعددی نظیر دانه بندی و بافت خاک ، میزان رطوبت، اسیدیته و کربن آلی خاک و نیز تولید و ترشح ترکیبات آلی کمپلکس ساز و کیلیت کننده از ریشه گیاهان بر قابلیت دسترسی و حذف فلزات سنگین درخاک موثر میباشد. مهمترین مواد شیمیایی مورد استفاده در انحلال و حذف فلرات سنگین در خاک های آلوده شامل کلریدکلسیم، اسید سیتریک و عوامل شیمیایی کمپلکس ساز یا کیلیت کننده همچون EDTA ( اتیل دی آمین تترا استیک اسید)وDTPA (دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید) میباشند (عموئی و همکاران1391)



گیاه پالایي
گیاه پالایی یک تکنولوژی با هزینه کم و ساده که از گیاهانی نظیر گیاهان علوفهای، گونه های چوبی و بوته ها به منظورخروج، نگهداری و بی اثر کردن آلاینده های زیست محیطی نظیر فلزات سنگین، عناصر کمیاب، ترکیبات آلی نفتی و مواد رادیواکتیو در خاک و آب استفاده میکند. این گیاهان قادرند فلزات سنگین را از خاک جذب، انتقال و تثبیت کرده و در اندام های خود تجزیه کنند. در این میان تحقیقات قبلی موید آنست که برخی از گونه های زراعی همچون جو، یونجه، خردل، تربچه،آفتابگردان، بادام زمینی، کرچک اصلاح کننده خاک های آلوده میباشند به طوری که این گیاهان در برابر فلزات سنگین ازتحمل بالایی برخوردار بوده و تحت شرایط تنش های غیرزنده فلزات سنگین میتوانند بیوماس مناسبی تولید کنند و همچنین توانایی بالایی برای جذب فزات سنگین از خاک را دارا میباشند. پاکسازی گیاهی در مقایسه با سایر روشهای اصلاح خاک از هزینه بسیار پایین تری برخوردار میباشد و همچنین روشی پایدار و منطبق با محیط زیست میباشد. در ارتباط با گیاه پالایی آزمایش های زیادی در مقیاس گلخانه ای و مزرعه ای در کشور آمریکا و کشورهای اروپایی صورت گرفته است. محلهای آلوده شده به فلزات سنگین اغلب توسط گونه های گیاهی خاصی حمایت میشوند که برخی از این گیاهان مقادیر بالایی از این فلزات را در بافتهای خود تجمع میدهند(مظفری و همکاران2: 1391). روشهای معمول برای خروج فلزات سنگین از خاک های آلوده عموما پرهزینه بوده و هم چنین سبب تغییرات در بعضی از ویژگیهای خاک مانند ساختمان، مواد آلی و جمعیت ریزموجودات خاک میشوند. بعضی از گونه های اختصاصی گیاهان میتوانند فلزات سنگین را به اندام هوایی انتقال دهند. به طور کلی برای انتخاب یک گیاه برای هدف گیاه پالایی خاک باید قدرت جذب بالای گیاه، تولید زیست توده بالا و انتقال زیاد عنصر از ریشه به ساقه مد نظر قرار بگیرد(نیسی و همکاران1393)


نتیجه گیري
انسان همواره از طریق فعالیتهای مختلفی چون کشاورزی، معدن کاری فلزات، باتری سازی و پسابهای صنعتی باعث ورود فلزات سنگین به آب، خاک و زنجیره غذایی شده است و از آنجایی که عوارض آنها بر محیط زیست و انسان بسیار زیاد و خطرناک میباشد، بنابراین باید به دنبال راهکارهایی برای کاهش و یا حذف این آلاینده ها بود. علاوه بر گیاه پالایی و دیگر روشهایی که برای حذف این فلزات از خاک و یا آب صورت میگیرد در فعالیتهای بشری نیز باید تجدیدنظر گردد. به عنوان مثال در استفاده از کودهای شیمیایی و اصلاح کننده های خاک باید دقت زیادی گردد و مصرف آنها بهینه و اصولی صورت گیرد و استانداردهای مربوطه عملی گردد. به این ترتیب هم محیط زیست از پیامدهای جدی ورود فلزات سنگین به آن در امان میماند و هم انسانها عوارض کمتری را متحمل میشوند.
منابع
اشرفی، ف. و همکاران 1387 )حذف فلزات سنگین از محلولها به کمک زئولیت معدنی"، پیک نور علوم، سال دوم، شماره
- اول، صص 102-94
توکلی محمدی، م.ر. و همکاران.) 1390 (." بررسی منابع آلاینده فلزات سنگین در استان زنجان با استفاده از GIS "، مجموعه
مقالاس سی امین گردهمایی علوم زمین، وزارت صنعت معدن تجارت سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
حسینی، م.ح. و همکاران. ) 1392 (." بررسی غلظت فلزات سنگین در پساب و لجن کارخانه کاشی سازی شهر بیرجند در سال
1389 "، مجله علمی دانشگاه علوم پتشکی بیرجند، دوره 20 ، شماره 1
خدابخشی، ف. و همکاران.) 1390 (." حذف کروم شش طرفیتی از پساب شبیه سازی شده صنایع آبکاری توسط نانو ذرات
مگنیت"، مجله دانشگاه علوم پتشکی شهرکرد، دوره 13 ، شماره 4، 101 -94
خداکرمی، ل. و همکارن.) 1390 (،"پهنه بندی غلظت فلزات سنگین کروم، کبالت و نیکل در خاک های سه زیر حوزه آبخیز
استان همدان با استفاده از فناوریهای GIS و زمین آمار"، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک ، سال
پانزدهم، شماره پنجاه و هشتم
چراغی، م. و همکاران.) 1392 (." ارزیابی بهداشتی فلزات سنگین آرسنیک و روی در برنج های کشت شده در استان فارس)
مطالعه موردی: مزارع فیروزآباد("، بهداشت مواد غذایی، دوره 3، شماره 3، پیاپی 11
رحیم پور، ف. عباسپور، ر.ف.) 1393 (،" پهنه بندی آلودگی فلزات سنگین خاک با استفاده از روشهای کریجینگ و توابع پایه
- شعاعی) مطالعه موردی، شهرستان هریس("، فصل نامه علمی پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، دوره 23 ، شماره 91
رجائی، ق. و همکاران.) 1391 (."بررسی غلظت فلزات سنگین روی، سرب، کروم و کادمیوم در آب و رسوب خلیج گرگان و
مصب رودخانه گرگانرود"، مجله تحقیقات نظام سلامت، سال هشتم، شماره پنجم
عموئی، ف. و همکاران.) 1391 (،" نقش ترکیبات شیمیایی بر میزان حذف و تثبیت فلزات سنگین در خاک و آلودگی منابع
آب"، دو ماه نامه فیض، دوره 16 ، شماره5
کمره ئی، ب. و همکاران.) 1388 (،" اندازه گیری غلظت فلزات سنگین) آرسنیک، باریم، کادمیوم، جیوه، سرب، کرم( در منابع
آب و رودخانه شهر بروجرد در سال 8511 8511 "، فصلنامه علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی لرستان، دوره یازدهم، - -
شماره 4، مسلسل 42
مظفری، ا. و همکاران.) 1391 (." ارزیابی توان چند گونه زراعی در کاهش آلودگی خاک به فلز سنگین کادمیوم"، مجله زراعت
- و اصلاح نباتات، جلد 8، شماره 3، صص 14-1
میران زاده، م. و همکاران.) 1390 (." بررسی غلطت فلزات سنگین در شبکه توزیع آب شهر کاشان در سال 1389 "، مجله
سلامت و بهداشت اردبیل، دوره دوم، شماره سوم، صص 56 تا 66
نیسی، ف. و همکاران.) 1393 (،" گیاه پالایی فلزات سنگین توسط گیاه آفتابگردان: یک مطالعه موردی"، فصلنامه علمی دانشگاه
علوم پزشکی تربت حیدریه، دوره ی دوم، شماره 2
بازگشت